科学揭示抗生素高效降解菌应对四环素胁迫的响应机制

近日，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所耕地质量保育团队、CAAS-CIAT可持续农业联合实验室开展了微生物降解四环素机制研究，探究了真菌、细菌对四环素的降解特性及降解途径，并基于代谢组学推测了降解菌株对四环素胁迫的代谢响应模式。相关成果发表在《环境污染（Environmental Pollution）》和《微生物（Microorganisms）》杂志上。

据阮志勇副研究员介绍，现代农业生产中，四环素等抗生素能通过多种途径进入耕地系统，成为土壤中的新型污染物。抗生素暴露会影响土壤中的生物活动和微生物的群落组成，进而影响土壤生态健康和耕地质量，甚至会间接对人体健康造成潜在风险，因此亟须采取有效手段修复抗生素污染。

针对耕地土壤中的四环素污染，根据微生物在降解环境污染物方面具有的环境友好、低能耗、高效率等优势，研究团队采用培养组学策略从环境中筛选分离出了丰富的四环素降解菌株资源。研究表明，菌株在受到四环素胁迫和损害后，细胞膜加速从胞外运送营养物质用于氨基酸代谢，产生乙酰辅酶A、琥珀酰辅酶A等进入TCA循环；TCA循环过程中能够产生大量的核苷酸、氨基酸前体物质用以菌株DNA中四环素外排蛋白、降解酶的表达，排出胞内的四环素并在胞外对其进行降解。因四环素导致的细胞损伤和氧化损伤则由牛磺酸、原卟啉等抗氧化物缓解。该研究对进一步深入了解微生物降解四环素机制具有重要意义。同时为耕地系统中四环素污染的生物修复提供了潜在的微生物资源，为维系耕地质量和健康提供了新的方向和思路。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119299

https://doi.org/10.3390/microorganisms1003